• 제목/요약/키워드: 평형함수율

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Navier-Stokes 유체의 최적제어를 위한 SQP 기법의 개발 (Large-scale SQP Methods for Optimal Control of steady Incompressible Navier-Stokes Flows)

  • Bark, Jai-Hyeong;Hong, Soon-Jo
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제15권4호
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    • pp.675-691
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    • 2002
  • 본 연구의 목적은 Navier-Stokes 유체와 같은 대용량 문제를 위한 최적화 기법의 개발에 있다. 이를 위해 본 연구에서는 reduced Hessian sequential quadratic programming을 개발하였다. 첫째, 유체의 해석을 위한 평형 방정식을 최적화 과정에서 제거하여 변수를 줄였고, 또한 평형방정식과 최적화 과정에서 연속기법을 사용하여 최적해를 보장하면서 더욱 해에 쉽게 접근하도록 하였다. 그리고 각 단계에서는 테일러 시리즈를 이용한 근사치를 이용하여 각 단계에서 대단히 좋은 초기치 값을 제공하여 최적해에 더욱 빠르게 접근하게 하고 아울러 유체의 평형방정식을 풀 때에도 해에 더욱 빠르고 쉽게 접근하도록 하였다. 이 기법을 항력을 줄이기 위한 유체의 최적 제어를 위한 문제에 적용하였다. 유체의 흐름을 제어하기 위하여 물체의 경계면에서 유체의 흡입(suction)과 방축(injection)이라는 기법을 사용하여 경계면에서 속도를 제어하였고, 목적함수로써 항력을 표현하기 위하여 에너지 소실의 변화율을 사용하였다. 예제를 통해 본 연구에서 개발한 최적화 기법의 효용성을 입증하였다.

키토산과 폴리에틸렌글리콜 모노메타크릴레이트의 그라프트중합과 약물(Vitamin B12)방출에 관한 연구 (Studies on the Graft Polymerization of Polyethyleneglycol Monomethacrylate onto Chitosan and Drug(Vitamin B12) Permeation Behavior)

  • 정주은;정병옥;장병권;최규석
    • 공업화학
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    • 제5권3호
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    • pp.524-536
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    • 1994
  • 생체적합성이 좋은 천연고분자인 chitosan에 수용성의 비닐계 단량체인 polyethyleneglycol monomethacrylate series를 그라프트중합시켜 그 반응조건과 물성을 검토하였다. 그라프트중합은 ethylene oxide 부가몰수에 따라 PE-90, PE-200, PE-350의 세 가지 단량체에 ceric ammonium nitrate(CAN)를 개시제로 사용하였으며, 중합에서 개시제의 농도, 단량체의 농도, 반응온도, 반응시간이 총전환율, 그라프트율, 그라프트효율에 미치는 영향을 조사하여 최적조건을 규명하였다. 반응은 개시제농도 $4{\sim}5{\times}10^{-3}M$, 단량체농도 0.5~0.6M, 반응시간 2~3시간, 반응온도 $40^{\circ}C$에서 최고의 그라프트율과 총전환율을 나타냈다. 합성한 공중합체의 열적 성질, 용해성 및 점성도를 검토한 결과 고농도의 개시제를 사용하면 그라프트 중합체는 chitosan의 특성을 급격히 감소시켰다. 고유점성도의 경우, chitosan-g-PE-90이 2.81dl/g, chitosan-g-PE-200이 3.01dl/g, chitosan-g-PE-350이 4.93d1/g으로 증가하는 경향이 나타났다. 공중합체를 막으로 성형하여 그라프트율과 polyethyleneglycol monomethacrylates의 ethylene oxide 부가몰수에 따른 공중합체의 기계적 물성과 함수율을 측정하였다. 가교화 공중합체막은 150분 이내에 함수율이 평형에 이르렀다. 공중합체의 물성은 그라프트율과 ethylene oxide 부가몰수의 영향을 받았으며 chitosan의 기계적 물성과 함수율이 공중합체에서 증가되었음을 확인하였으며 그라프트율이 증가함에 따라 vitamin $B_{12}$의 투과량도 증가하였다.

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TDR(Time Domain Reflectometry)을 이용한 비포화영역에서 용존오염원의 거동에 관한 실험적 연구 (Experimental Study of Solute Transport in the Unsaturated Zone by using TDR)

  • 박재현;서일원;선우중호
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 1998년도 학술발표회 논문집
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    • pp.395-403
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    • 1998
  • 오염원의 이송확산에 관한 많은 연구들이 수행되어 왔으나 특히 비포화 영역에서 오염원 이송확산을 측정하는 것은 매우 어려운 것으로 알려지고 있다. 비포화 토양에서의 오염원 이송확산은 매질의 함수량 변화에 영향을 받기 때문에 오염원 거동특성을 이해하려면 비포화 흐름 분석을 선행한 후 오염원의 이송확산 특성을 분석하여야 한다. 본 연구에서는 비포화 영역에서의 오염원 이송특성을 분석하기 위하여 TDR(Time Domain Reflectometry)을 이용하여 비포화 흐름 및 오염원 이송을 측정하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 TDR을 이용하여 오염원 이송을 측정하는 방법을 개발하였으며, 이 방법을 이용하여 1차원의 토양기둥시료에서 비포화 흐름 및 오염원 이송확산에 관한 실험을 수행하고 수치모형을 적용함으로써 비포화 영역에서 오염원의 이송확산에 관한 거동특성을 규명하였다. 본 연구에서는 두 종류의 국내 토양시료(SUS, KUS)를 사용하였는데, 토양의 물리적 특성을 예비실험을 통하여 규명한 후 토양기둥시료를 이용한 본실험을 수행하였다. 비포화 천이흐름하의 오염원 이송확산 실험에서는 급격한 습윤전선의 전진에 따른 종형의 함수량변화를 관측할 수 있었고, 이때 오염원의 농도는 함수량의 천이구간의 중심점으로부터 전방영역의 농도분포가 습윤전선에서의 함수량 분포와 유사한 종형을 이루고 있음을 관측할 수 있었다. 비포화 정상흐름하의 오염원 이송확산 실험에서는 오염원이 이송하며 농도 천이구간이 확장되어지는 전형적인 형태를 보였다. 또한 예비실험에서 측정한 매개변수를 입력자료로하여 수행한 수치결과와 실험결과를 비교하였는데 비포화 흐름특성은 실험결과와 수치결과가 정량적으로 일치하는 경향을 보였으나, 오염원 이송확산 특성은 정량적으로 수치결과가 실험결과보다 더 많이 확산되는 경향을 보였다. 따라서 수치모형을 현장에 적용할 경우 확산지수 결정에 주의하여야 할 것으로 판단된다. 즉, 수치모형에 적용할 확산지수는 BTC 실험을 통하여 측정한 확산지수, 수치확산, 흡착계수, 적용영역의 크기 등을 고려하여 결정하여야 한다. 특히 본 논문에서는 TDR을 이용하여 최초로 천이상태의 함수량과 오염원 농도를 측정하였는데 이를 위하여 전기전도도와 함수량관계를 추정하는 식을 제안하였으며, 전기전도도와 토양수 농도, 전기전도도와 함수량의 관계를 이용한 천이상태의 오염원 농도 측정방법을 개발하였다. 특히 제안식에서는 한계함수량의 개념을 도입하여 전기전도도와 함수량관계를 추정하므로 추정식의 실험값 반영 정도를 증가시켰다. 본 연구에서 제안된 식을 이용하여 추정된 전기전도도와 함수량관계는 다른 제안식에 비하여 개선된 결과를 보여 주었고, 본 연구에서 개발한 오염원 농도 측정법을 이용하여 측정한 결과 함수량이 0.15이하에서는 측정오차가 크지만 함수량이 0.15이상일 경우 매우 좋은 결과를 보였는데 질량평형을 검토한 결과 약 5-10%의 오차율을 보였다. 따라서 본 논문에서 개발된 천이상태의 오염원 농도측정법은 용존 오염물질의 이송에 관한 정확한 실험을 제공할 것으로 판단된다.

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우리나라 남부지역(南部地域)의 목재평형함수율(木材平衡含水率)(EMC)의 계절변동(季節変動)과 그 추정(推定) (Seasonal Equilibrium Moisture Content (EMC) Variation and Prediction for Wood in Southern Korea)

  • 문창국
    • 한국산림과학회지
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    • 제54권1호
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    • pp.36-40
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    • 1981
  • Hailwood와 Horrobin의 흡습(吸濕)과 방습이론(放濕理論)에 따른 $$mw=a{\cdot}[(k_1k_2h)(1+k_1k_2h)^{-1}+(k_2h)_n-k_2h)^{-1}]$$ 의 화학평형식(化學平衡式)에 우리나라 남부지역(南部地域)의 목재평형함수율(木材平衡含水率) 조사자료(調査資料)를 적용(適用)하여 본바 각(各) 평형계수(平衡係數)와 온도간(溫度間)에는 아래와 같은 관계(關係)가 있고 $$k_1=47370272{\cdot}10^{-7}+477345{\cdot}10^{-7}t-502775{\cdot}10^{-8}t^2$$ $$k_2=705940864{\cdot}10^{-9}+16979472{\cdot}10^{-10}t-555336{\cdot}10^{-11}t^2$$ $$W=2233848{\cdot}10^{-4}+694242{\cdot}10^{-6}+185328{\cdot}10^{-7}t^2$$ 지역별(地域別)로는 서울 ${\alpha}=1,900$ 광주(光州) 1,650 진주지역(晋州地域) 1,700으로 합리성(合理性)이 있으나 기타(其他) 지역(地域)은 불합리(不合理)하고 오히려 계절적(季節的)으로 볼때 1월(月) 2월(月) 10월(月) 11월(月) 12월(月)과 3~5월(月) 및 6~9월(月)이 각각(各各) 거의 같은 함수율(含水率)을 갖는 기간(期間)으로 나타나 1월(月) 2월(月) 10월(月)~12월(月)은 ${\alpha}=2,200$ 3~5월(月)이 1,850 6~9월(月)이 1,920으로서 이론적(理論的) 수식(數式)과 잘 부합하는 결과(結果)를 보였다.

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곡류 및 버섯류의 평형함수율 및 박층건조방정식에 관한 연구(II) - 표고버섯에 대하여 - (Equilibrium Moisture Contents and Thin Layer Drying Equations of Cereal Grains and Mushrooms (II) - for Oak Mushroom (Lentinus erodes) -)

  • 금동혁;김훈;홍남운
    • Journal of Biosystems Engineering
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    • 제27권3호
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    • pp.219-226
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    • 2002
  • Desorption equilibrium moisture contents of oak mushroom were measured by the static method using salt solutions at flour temperature levels of 35$\^{C}$, 45$\^{C}$, 55$\^{C}$ and 6$\^{C}$ and five relative humidity levels in the range from 11.0% to 90.8%. EMC data were fitted to the modified Henderson, Chung-Pfost, modified Halsey and modified Oswin models using nonlinear regression analysis. Drying tests far oak mushroom were conducted in an experimental dryer equipped with air conditioning unit. The drying test were performed in triplicate at flour air temperatures of 35$\^{C}$, 45$\^{C}$, 55$\^{C}$ and 65$\^{C}$ and three relative humidities of 30%, 50% and 70% respectively. Measured moisture ratio data were fitted to the selected four drying models(Lewis, Page, simplified diffusion and Thompson models) using stepwise multiple regression analysis. The results of comparing root mean square errors for EMC models showed that modified Halsey was the best model, and modified Oswin models could be available far oak mushroom. The results of comparing coefficients of determination and root mean square errors of moisture ratio for four drying models showed that Page model were found to fit adequately to all drying test data with a coefficient of determination of 0.9990 and root mean square error of moisture ratio of 0.00739.

이온교환 칼럼 충진비의 변화가 도금폐수 중 니켈이온 흡착에 미치는 영향 (Effect of Packing Density of ion-Exchange on the Nickel Adsorption Column in Electroplating Rinse Water)

  • 황택성;이진혁
    • 폴리머
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    • 제26권5호
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    • pp.551-558
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    • 2002
  • 술폰산형 섬유이온교환체를 이용하여 도금 폐수 중 니켈 이온 분리를 위해 각각의 조건에 따른 니켈 이온에 대한 흡착 특성을 관찰하였다. 술폰산형 섬유이온교환체의 함수율은 술폰화도 극성이 클수록 크게 나타났으며 이온교환용량은 술폰화도가 증가함에 따라 증가하였으며 술폰화도 16%에서 3.38 meq/g로 높게 나타났다. 니켈이온의 흡착은 pH 변화에 따라 크게 변화하지 않았고 모든 흡착은 10분 이내에 약 7.5 mg/min의 흡착속도로 매우 빠르게 평형에 도달하였다. 재생 시 흡착용량은 7회까지 3.15 meq/g으로 거의 100% 가까이 탈착되었으며 그 이상에서는 2.01 meq/g으로 약간 감소하는 것으로 보아 본 연구에 사용한 이온교환체는 내구성에 문제가 없는 것으로 판단되었다. 한편 흡착평형 시간은 L/D의 값이 증가함에 따라 선형적으로 증가하였으며, 최대 흡착용량은 각각 2.71∼3.01 meq/g으로 약간 증가하였고 L/D의 변화에 크게 영향이 없는 것으로 보아 L/D<2로 흡착칼럼의 설계가 가능할 것으로 사료되었다. 또한 이온교환 섬유의 충전비가 일정할 때 pH 변화에 따른 니켈 이온의 흡착량은 산성 pH에서는 큰 변화가 없는 것으로 보아 도금수세액의 pH가 산성인 점을 고려할 때 pH 5 이하가 적합한 것으로 판단되었다.

휨가공을 위한 액체암모니아 처리재의 물리적 성질 (Physical Properties of Liquid Ammonia Wood for Bending)

  • 姜琥陽
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제31권1호
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    • pp.52-60
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    • 2003
  • 액체암모니아 처리 침·활엽수 소시편의 물리적 성질을 무처리와 비교하였다. 처리시간은 4와 8시간으로 하였다. 동일한 환경에서 처리재의 평형함수율은 무처리재보다 항상 높았으나 전건 후에는 차이를 나타내지 않았다. 암모니아 처리를 오래할수록 방사방향과 접선방향으로 수축이 일어났으나 섬유방향에는 변화가 없었다. 또 처리시간이 길수록 초음파 전달속도는 감소하고 밀도는 증가하였다. 따라서 동탄성계수는 감소함을 보였다. 밤나무의 가소화는 증기처리가 액체 암모니아 처리보다 효과 있음과 인사이징이 침·활엽수 모두 액체 암모니아 침투성을 높이지 못했음이 밝혀졌다. 액체 암모니아 처리는 5mm두께 침엽수 시편에서 제일 좋은 가소화 효과를 보였다. 상대유전율과 열전달계수도 측정하여 처리재와 무처리재를 비교하였다.

황색종 잎담배의 발효숙성 촉진에 관한 종합적 연구 (A Comprehensive Study on the Forced Aging of Flue-cured Tobacco-Leaves)

  • 배효원
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제13권1호
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    • pp.1-27
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    • 1970
  • 황색종 잎담배의 인공발효숙성은 효모처리에 의한 인공발효, 단순한 인공숙성, 2년 저장숙성 및 미처리구로 나누어 미생물학, 물리학, 화학, 생화학적으로 그 변화과정을 종합적으로 연구하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 한국산 잎담배 Y.S.A의 발호숙성을 촉진시키는 최적 조건으로서는 및 담배를 온도 $40^{\circ}C$평형함수율 18%, 관계습도 74%에 놓아두는 것이 잎담배의 모든 품질적 특성에 가장 양호한 결과를 주는 것임을 알게되었다. 2. 잎담배를 $40^{\circ}C$의 숙성온도 및 74%의 상대습도에서 효모를 첨가하여 약 20일 내외에서 숙성을 촉진시켜 숙성시키면 잎담배의 여러가지 물리적 및 화학적 특성이 1년 및 2년 저장숙성시킨 것과 비슷하게 됨을 알게 되었음으로 그 실용적 효과를 입증할 수 있었다. 3. 온도 $40^{\circ}C$와 평형함수율 18%의 숙성조건하에서 잎담배에 효모를 첨가하여 또는 단순히 조기숙성시켰을 때 잎담배는 그 숙성에 필요한 물리화학적 특성은 약 20일만에 얻을 수 있다는 것을 알게되었다. 4, 본 실험에서 잎담배의 발효숙성기간중 미생물의 동태는 효모와 세균은 15일까지 증가하였다가 감소하였고 곰팡이류는 끝까지 계속 증가하였다. 5, 효모구 및 속성구 잎담배의 이화학성은 발효숙성이 $15{\sim}20$일 진행함에 따라 pH는 저하하였고 팽승성과 연소성이 양호하여 졌고 자극순도, 명도주재파장등 색택에 관련되는 물리성이 2년저장 잎담배와 비등하여졌다. 또 총환원성물질, 전당, 전환원당, 알카로이드량은 감소하였고 유기산, ether 추출물은 증가, 전질소 및 단백질량, 조섬유, 회분등은 별 변화가 없었다. 6. 효모 및 속성구의 잎담배는 발효숙성이 15-30일 진행되는 동안 그 개개의 화학성분이 다음과 같이 변화하였다. 즉, 시일이 경과함에 따라 당 류-sucrose, rhamnose, glucose 색소류-chlorophyll, carotenes, xanthophyll, violaxanthine polyphenols-rutin, chlorogenic 및 caffeic acid 유기산-iso?tutylic, crotonic, capronic, galacturonic,tartaric, succinic, citric acid 알카로이드-nicotine,nornicotine등 화합물은 감소하였다. 한편 시일이 경과함에 따라 당 류-fructose, maltose, raffnose 아미노산-proline, cystine, 유 기 산-formic, acetic, propionic, malic, oxalic,malonic, α-ketoglutaric, fumaric, glutaric acid 등 화합물은 증가하였다. 7. 잎담배 발효숙성중 생화학적 특성의 변화는 다음과 같았다. 즉, 30일간의 발효숙성기간중 산소흡수량은 점차 감소하였으며, ${\alpha}-amylase$ ${\beta}-amylase$}활성도는 점차 약하여 졌으나 catalase, invertase는 그 활성도가 일단 숙성중기에 높아졌다가 낮아졌다.

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활성탄에 흡착된 페놀의 아세톤 탈착 모델에 대한 연구 (Mathematical Modelling of Phenol Desorption from Spent Activated Carbon by Acetone)

  • 김승도;오영진
    • 대한환경공학회지
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    • 제22권12호
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    • pp.2115-2123
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    • 2000
  • 본 연구는 활성탄 피흡착물인 페놀의 아세톤에 의한 탈착모델 및 탈착 동역학을 결정하여 활성탄으로부터 페놀이 탈착되는 현상을 구명하는데 그 목적을 두고 있다. 아세톤에 의한 페놀의 Freundlich 등온탈착 평형반응상수인 $k_e$는 온도의 함수로서 다음과 같이 표현된다: $k_e(T)=0.1{\cdot}exp(797.297/T)$. 또한 Freundlich 등온탈착 평형반응상수인 n은 약한 온도함수로서 $50^{\circ}C$ 이하에서는 용도에 따라 큰 영향을 받지 않으나, $100^{\circ}C$ 이상에서는 5% 이상 차이가 나기 때문에 온도에 대한 보정치를 적용하는 것이 필요하다. 페놀 탈착모델은 활성탄 표면에서의 탈착반응을 제한반응으로 가정하였으며, 탈착반응상수 ($k_d$)는 실험치와 모델 이론치의 최적합도에서 결정하였고, Arrhenius 관계식으로 다음과 같이 표현된다: $k_d( sec^{-1})=0.0479{\cdot}exp(-3037/T)$. 모델에서 결정한 $k_d$값을 검증하기 위해 다른 반응조건에서의 실험결과와 이론치를 비교하였으며, 두 값의 차이가 5% 이내인 것을 미루어 본 연구에서 설정한 탈착반응모델이 타당한 것으로 추정된다. 본 모델을 이용한다면 특정조건(온도, 용매 부피, 활성탄 양, 페놀 초기 흡착량)에서의 재생시간과 재생율을 결정할 수 있으며, 본 실험에서 사용한 조건에 근거한 재생시간과 재생율을 온도의 함수로서 표현할 수 있다: (1) 재생시간 : ${\tau}_{reg}(hr)=-0.08130T_c+8.4775$, (2)재생율 : ${\eta}(%)=0.2210T_c+83.745$. 이 식을 적용하는 경우 반응온도 15, 55, $100^{\circ}C$에서 재생시간은 각각 7, 4.2, 0.35시간. 한편 재생율은 87, 96, 99%로 결정할 수 있다.

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지구화학환경에서의 라돈농도분포와 라돈농도의 지배요인(사례연구) (Radon distribution in geochemical environment and controlling factors in Radon concentration(Case study))

  • 전효택
    • 지질공학
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    • 제10권2호
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    • pp.189-214
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    • 2000
  • 기반암별로 구획화된 지역(서울대학교 관악캠퍼스, 경기도 가평, 충북 보은)에서의 사례연구결과, 화강암질 암석의 잔류토양에서 라돈농도가 상대적으로 높은 값을 나타냈다. 이는 기반암에 따른 우라늄의 지구화학적 분포의 차이가 1차적 원인으로 작용했기 때문이라 판단된다. 라돈의 발산율에 영향을 미치는 토양의 함수율과 우라늄-라듐간의 방사는평형도 토양가스 중 라돈농도를 지배하는 2차적 요인임이 실험에 의해 증명되었다. 서울대학교 관악캠퍼스 지역에서 선정한 40개의 실내공간에서 라돈 및 리돈후대핵종농도 분포를 조사한 결과, 지하실에 위치하면서 환기가 불량한 일부 실내공간에서 EPA의 라돈 기준치인 4pCi/L을 초과하는 농도를 나타냈다. 또한, 실내에서의 라돈농도와 비교한 결과, 일반적으로 양의 상관성을 보여, 토양가스가 실내라돈유입의 주 원임이 확인되었다. 단층이 위치한 경주 및 가평지역에서 단층선과의 거리에 따른 라돈농도분포를 조사한 결과, 일부 지역에서 단층구조의 영향으로 인해 라돈의 이동성이 증가하여, 해당 토양의 우라늄함량만으로는 설명할 수 없는 라돈이상치가 나타났다.

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